环卫车辆薄板件焊接变形的预防与控制

【摘要】随着我国工业化进程的不断发展，焊接作为一种重要的工业制造手段，正被广泛应用于各行各业之中，并俨然已经成为制作复杂结构件的重要基础加工方法。然而，环卫车辆薄板件箱体或大面积薄板件在焊接过程中易产生严重的焊接变形，对产品的质量产生较大影响。所以，加强对焊接结构件变形的预防和控制，早已成为工业企业加工、生产的首要课题。尤其是针对薄板结构件焊接变形而言，对其的控制与矫正更是焊接结构件变形的难点。

【关键词】环卫车，薄板件，焊接，预防，控制

中图分类号：P755文献标识码： A

一、前言

随着城市化进程的发展及城市环保的需要，垃圾压缩 车、垃圾转运车、扫地车等环卫车辆的需求量也逐年增加。 这些产品的结构件多采用薄板零件焊接而成，在生产过程中易产生严重 的焊接变形而影响产品质量。可通过相应的结构设计调整 及工艺措施，在一定程度上预防和控制焊接变形。

二、产生焊接变形的原因

焊接是一种不均匀快速加热和冷却的过程，所以在焊接过程中及焊后极易造成焊接结构件变形，给结构件的使用造成严重影响。所以，加强对焊接结构件焊接变形的研究与控制尤为重要。而笔者通过对大量的实践数据分析得知，目前引发焊接变形的最根本原因主要是由焊接过程中的热变形与焊接结构件的刚性条件所造成的。其中，引发焊接热变形的主要因素，主要有以下几点：焊接工艺方法；焊接参数；焊缝数量和断面大小；施工方法；材料的热物理性能等。而影响焊接结构件刚性系数的因素，又可分为以下几点：构件的尺寸和形状；胎夹具的应用；装配焊接程序等。

三、薄板结构件焊接变形的种类

通过大量的数据分析，我们可以得知，无论是任何钢结构，其在发生焊接变形时，其变形总类主要可以分为：整体变形与局部变形两种，薄板结构件自然也不例外。目前薄板结构件焊接变形中的整体变形，就是指焊接以后，整个构件的尺寸或形状都发生的变化，如：纵向、横向收缩，弯曲和扭曲变形等。而薄板结构件焊接变形中的局部变形则是指，焊接以后构件的局部区域出现变形，包括角变形与波浪变形等。

四、控制薄板结结构焊接变形的原则与方法

焊接过程中的热变形和施焊时焊接构件的刚性条件是影响焊接残余变形的两个主要因素。根据这两个主要因素可以认为焊接残余变形是不可避免的，即完全消除焊接变形是不太可能的。控制焊接残余变形必须从薄板结构件设计和施工工艺两个方面同时采取措施。

在薄板结构件设计上除了要满足构件的强度和使用性能外，还必须满足构件制造中焊接变形最小及耗费劳动工时最低的要求。因此优化板缝布置尤为重要，设计图纸中的板缝布置往往对工艺性考虑不周容易引起焊接变形。

焊接工艺是钢结构施工中的重要工艺之一。合理的焊接工艺是减少焊接变形，减少应力集中的有效方法。为了控制构件焊接变形，应尽可能采取有效措施，如：将构件分为若干小部件与构件分段，使焊接变形分散在各个部件上，便于构件变形的控制与矫正；使各部件焊缝的布置与构件分段截面中性轴对称或接近截面中性轴，避免焊接后产生扭曲和过大的弯曲变形；对每一条主要焊缝，尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝；避免焊缝过分集中和交叉布置；可能采用宽而长的钢板或能减少焊缝数量的结构形式，等等。

五、设计措施与预防方法

从焊接结构的设计阶段，就应充分考虑焊接变形的 影响并采取相应措施。

1、合理地选择焊缝的尺寸、形式及分布位置 焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的大小。焊缝尺寸过大会造成大的焊接量及焊接变形，因此在保证结构承载能力的条件下，应尽量采用较小的焊缝尺寸。如板厚20mm，并采用尽量 大的间隔。在结构设计时，焊缝应尽可能对称于截面中 性轴，或使焊缝接近中心轴。

2、加强筋设计及折弯应用 在设计焊接结构筋板的形状、数量及分布位置时，应充分考虑筋板的焊到性及加强效果，尽量减少施焊不便的加强筋。在设计薄板件筋板时应尽量采用折弯件，避免T形接头，这样可以将角焊缝改成搭接焊缝，避免“脊背”变形的产生，且产生的变形易于矫正。大面积薄板结构设计时应尽量带有一定的圆弧或板上压制凸（凹） 筋，以减少纯平面刚度差造成的变形。 如后装压缩车箱体侧板、顶板采用大圆弧结构，既增大 结构刚性又减小焊接变形。 大面积薄板应避免中间开大孔或开很多小孔，同时当结构刚性较小时应采用刚性骨架来支撑和固定罩板。在平板局部位置增加折弯，可提高结构的刚性及稳 定性，并减少焊接量及变形。例如用压形瓦楞板来代替丁字形筋板 和平板焊接起来的结构，焊接量大大减少，并省去焊后 的矫正工作。

3、合理地安排焊缝的位置

在设计时，安排焊缝尽可能对称于截面中心轴，或者使焊缝接近中性轴。焊缝对称于中性轴，有可能使焊缝所引起的挠曲变形互相抵消。而焊缝接近中心轴，可以减小焊缝所引起的挠曲。

六、 工艺措施

1、下料控制

下料方式应尽量避免采用火焰切割，采用等离子等其他方式切割时应在满足质量要求的前提下选择尽量快的切割速度。薄板件切割完毕后、成 形前必须进行矫平，提前释放内应力，以防止后道工序中应力累加或释放而产生变形。压形操作时应注意折弯模具的选择和调整，以减少由于下模和上刀对不直而产生的波浪变形。

2、对接、焊接控制

选择热输入较低的焊接方法，可以有效地防止焊接变形。根据需要将增提结构分解成若干个部件，分别加以 装配焊接，使焊缝提前自由收缩后，再拼接为整体。这样不但有利于控制焊接变形，而且分解了生产流程，缩短了生产周期。焊缝焊接顺序应遵循先焊短焊缝后焊长焊缝，采取分段退焊，由内向外依次进行。将骨架焊接牢固，矫正好后再对接蒙皮类薄板件，并将两板之间的 拼接焊缝拼接到骨架上。薄板在与骨架对接时要贴平、 展平，对接顺序要求从一边开始，顺序展平点固。长焊 缝背面加工艺拉筋，提高结构刚性，减小焊接变形，然后再进行焊接，焊后去除拉筋，焊缝处变形量很小，省去大量矫正工作。

3、薄板结构件结构的建造过程中，尽管在其构件设计和施工工艺上采取措施来控制焊接变形，但由于焊接过程的特点和施工工艺的复杂性，产生焊接变形仍是不可避免的，因此，对出现超出设计要求的焊接变形必须进行矫正。矫正工艺只限于矫正焊接构件的局部变形，如角变形、弯曲变形、波浪变形等等。对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩（总尺寸缩短）只能通过下料或装配时预放余量来补偿。

4、采用机械矫正法校正钢结构容易引起金属冷作硬化，消耗材料一定数量的塑性储备，只能用于塑性良好的材料。实际生产中，机械矫正法矫正过程中可能使用专用的大型油压机、摩擦压力机矫正。

5、采用火焰矫正法校正钢结构，矫正冷却后，焊接构件这部分 金属获得不可逆的压缩塑性变形，使整个焊接构件变形得到矫正。火焰矫正法同样要消耗材料一部分塑性，对于脆性材料或塑性差的材料要谨慎使用。要适当控制火焰加热的温度，温度过高材料机械性能降低，温度过低使矫正效率降低。由于冷却速度对矫正效果不产生任何影响，施工过程中，多采用边加热边喷水冷却的方法，既提高了工作效率，又提高了矫正效果。

6、钢结构制造过程中，焊接变形是不可避免的，只能采取有效的方法、措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，从而既满足钢结构质量要求，又满足经济性要求。

七、结束语

综上所述，本文笔者从薄板结构件焊接变形的控制与校正入手进行粗浅的探讨，薄板因为自身厚度原因在焊接过程中极易变形，其变形具有复杂性和多样性。目前仍是国内外焊接工艺领域的一大技术难题。薄板焊接变形问题严重影响着焊接质量。使我们更加清楚的认识到，随着我国工业化进程的不断加快，焊接作为制作复杂结构件最为基础的方法，其在我国工业制造中占据着举足轻重的地位。

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